Nguyên nhân chính gây ra cháy xe điện là do cháy ắc quy, chủ yếu là do ắc quy bị mất nhiệt . Cái gọi là mất nhiệt là nói đến việc ắc quy điện bị nóng lên trong quá trình hoạt động. Khi nhiệt độ ắc quy quá cao hoặc điện áp sạc quá cao, một chuỗi phản ứng hóa học sẽ xảy ra bên trong ắc quy, gây ra sự gia tăng đột ngột về áp suất và nhiệt độ bên trong, dẫn đến mất nhiệt và cuối cùng là cháy.

Có nhiều lý do khác nhau dẫn đến tình trạng mất nhiệt của pin, có thể là do nhiệt độ của chính cụm pin không đồng đều, nhiệt độ cao ở các khu vực cục bộ, đoản mạch bên ngoài, đoản mạch bên trong và các lý do khác có thể gây ra đánh lửa. Thiết kế của bộ tách là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự xuất hiện của đoản mạch bên trong pin. Nếu biên độ thiết kế của màng ngăn không đủ hoặc hướng thiết kế không chính xác, nó sẽ ảnh hưởng đến độ dẻo và độ linh hoạt cơ học của màng ngăn, dẫn đến co ngót trong quá trình sạc, sau đó các cực dương và cực âm sẽ tiếp xúc với nhau, gây ra đoản mạch.

Đồng thời, quá trình sản xuất không được kiểm soát chặt chẽ, các hạt kim loại được trộn vào các cell pin. Những tạp chất này có thể gây ra các phản ứng khác nhau trên bề mặt điện cực trong quá trình sạc và xả, có thể tích tụ và đâm thủng màng ngăn, dẫn đến đoản mạch. Một khi một cell pin gặp sự cố, chẳng hạn như đoản mạch, mạch hở, v.v., nó sẽ ảnh hưởng đến các cell khác trong bộ pin, gây ra các vấn đề nghiêm trọng bên trong và cuối cùng dẫn đến các vấn đề về an toàn.

1. Hệ thống quản lý pin

Xe điện chứa một lượng lớn pin lithium, và nếu một mắt xích không được thực hiện tốt, phản ứng dây chuyền sẽ xảy ra. Ngoài nỗ lực của các nhà sản xuất pin và các công ty sạc, trách nhiệm mà các nhà sản xuất xe thực sự phải gánh chịu không hề nhẹ. Bởi vì Hệ thống quản lý pin (BMS) là một yếu tố quan trọng trong kiến ​​trúc tổng thể của xe điện và hiện tại chúng được thiết kế bởi các nhà sản xuất xe. BMS nằm ở lõi của hệ thống pin điện và là thành phần cốt lõi để bảo vệ và quản lý pin. BMS không chỉ đảm bảo việc sử dụng pin an toàn và đáng tin cậy mà còn kiểm soát việc sạc và xả bộ pin, đồng thời báo cáo các thông số cơ bản và thông tin lỗi của hệ thống pin điện cho bộ điều khiển xe. Có thể nói rằng đây là cầu nối giữa pin, bộ điều khiển xe và người lái xe.

Hệ thống quản lý nhiệt rất quan trọng trong BMS, và nguyên lý hoạt động cơ bản của nó là duy trì nhiệt độ của cụm pin trong một phạm vi nhiệt độ nhất định thông qua làm mát hoặc sưởi ấm để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của các cell pin. Hệ thống quản lý nhiệt chủ yếu được chia thành ba loại: hệ thống sưởi ấm, hệ thống làm mát bằng không khí và hệ thống làm mát bằng nước. Các sơ đồ thiết kế khác nhau có nguyên lý hoạt động khác nhau, nhưng có khả năng gây ra hiện tượng mất kiểm soát nhiệt của cụm pin.

Đầu tiên, đối với hệ thống làm mát bằng nước, đây là phương pháp quản lý nhiệt làm giảm nhiệt độ của các cell pin bằng cách trao đổi nhiệt thông qua đối lưu chất lỏng. Tuy nhiên, tấm làm mát bằng nước thường nằm ở dưới cùng của cụm pin và được đặt trên khung gầm của xe. Những va chạm bất thường, trầy xước ở đáy hoặc hỏng hóc độ tin cậy lâu dài của cấu trúc thiết kế làm mát bằng nước trong quá trình vận hành lâu dài có thể gây rò rỉ chất làm mát, dẫn đến hỏng cách điện của cụm pin và mất nhiệt toàn bộ xe.

Thứ hai, hệ thống làm mát bằng không khí là phương pháp quản lý nhiệt sử dụng không khí làm môi trường và sử dụng đối lưu nhiệt để giảm nhiệt độ của các cell pin. Tuy nhiên, thiết kế làm mát bằng không khí có thể làm tăng độ khó của việc bịt kín hệ thống pin. Trong quá trình vận hành xe lâu dài, cấu trúc bịt kín bị hỏng, gây ra nguy cơ mất kiểm soát nhiệt do nước xâm nhập và hỏng lớp cách nhiệt khi lái xe vào những ngày nhiều mây và mưa. Cuối cùng, đối với xe điện chủ yếu được sử dụng ở các vùng lạnh, hệ thống sưởi ấm được sử dụng, hệ thống này sử dụng màng sưởi ấm để làm nóng cụm pin và duy trì trong phạm vi nhiệt độ làm việc hợp lý, đảm bảo hiệu suất của các cell pin. Thiết kế không hợp lý về công suất sưởi ấm hoặc sơ đồ lắp ráp của màng sưởi ấm hoặc lỗi độ tin cậy lâu dài của nó cũng có thể dẫn đến hỏng lớp cách nhiệt của cụm pin, có thể dẫn đến các sự kiện mất kiểm soát nhiệt.

2. Vật liệu pin

Hiện nay, đã có các giải pháp kỹ thuật cho các vấn đề quản lý nhiệt này, và liệu các vấn đề này có thể được giải quyết hiệu quả hay không là một chỉ số phản ánh công nghệ tiên tiến của từng nhà sản xuất. Để giải quyết vấn đề về phạm vi hoạt động của xe điện, việc cải thiện tỷ lệ năng lượng của pin điện là một con đường phát triển cần thiết. Để cải thiện tỷ lệ năng lượng, cần phải điều chỉnh tỷ lệ vật liệu liên quan đến pin lithium.

Hiện nay, hầu hết các loại ắc quy điện cho xe ô tô chở khách đều sử dụng hệ thống ba thành phần, tức là vật liệu điện cực dương là ắc quy lithium niken coban mangan oxit hoặc ắc quy lithium niken coban nhôm oxit. Theo tỷ lệ khác nhau của niken, coban và mangan, chúng có thể được chia thành các loại 111, 532, 622 và 811. Khi tỷ lệ niken tiếp tục tăng, tỷ lệ năng lượng của ắc quy điện cũng sẽ tăng, tức là phạm vi hoạt động của xe cũng sẽ tăng theo. Đối với ắc quy lithium, tính an toàn, tuổi thọ, chi phí và mật độ năng lượng đều ở trạng thái cân bằng động. Nếu mật độ năng lượng tăng, thì ba loại còn lại chắc chắn sẽ gặp phải một số vấn đề.

Tỷ lệ niken càng cao thì độ ổn định nhiệt của toàn bộ vật liệu điện cực dương càng kém. Pin niken cao có thể gây ra nguy cơ an toàn khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, tác động bên ngoài và các yếu tố khác. Việc tạo ra khí trong quá trình sạc pin niken cao cũng có thể khiến pin bị phồng lên, đây là một vấn đề lớn. Đồng thời, một khi pin 811 bị mất kiểm soát nhiệt, hậu quả cũng khá nghiêm trọng.

Trước đây, hiện tượng mất kiểm soát nhiệt của pin lithium sắt phosphate chỉ dẫn đến bốc khói; Pin lithium ba thành phần loại 532 có thể bị cháy do mất kiểm soát nhiệt. Khi pin ba thành phần loại 811 mất khả năng kiểm soát nhiệt, rất có thể pin sẽ bị nổ. Việc theo đuổi mật độ năng lượng cao là điều không thể tránh khỏi đối với sự phát triển. Nhưng đối với sự phát triển của pin công suất năng lượng riêng cao cho xe điện, an toàn sẽ luôn là ưu tiên hàng đầu.

3. An toàn của pin xe điện

Đối với sự an toàn của xe điện, đây không phải là việc một hoặc hai công ty, hoặc một hoặc hai công ty liên kết cần phải làm. Đây là một chuỗi mà mọi doanh nghiệp, từ cấp quản lý đến toàn bộ chuỗi ngành, đều phải thắt chặt. Ưu tiên là sản phẩm phải đạt tiêu chuẩn. Trong các vụ tai nạn trước đây, các sản phẩm xe điện đã gặp ít nhiều vấn đề. Kiểm tra và xác minh sản phẩm pin không đầy đủ, độ tin cậy trong quá trình sử dụng xe giảm sút và công nghệ quản lý an toàn sạc ở mức thấp.

Khía cạnh đáng chú ý nhất là khái niệm về thời gian thoát hiểm lần đầu tiên được đề xuất trong các tiêu chuẩn quốc gia bắt buộc có liên quan. Theo quy định, bộ pin hoặc hệ thống phải cung cấp tín hiệu cảnh báo sự kiện nhiệt (hoạt động như báo động sự kiện nhiệt của xe để nhắc nhở hành khách sơ tán) 5 phút trước khi một sự cố mất nhiệt của pin gây ra sự khuếch tán nhiệt và gây nguy hiểm cho khoang hành khách.

Khi có tín hiệu báo động, người ngồi trên xe có đủ thời gian để thoát ra, do đó giảm thiểu rủi ro an toàn cá nhân. Lựa chọn bất lực nhất là báo cáo mối nguy hiểm, và chiến lược tốt nhất là dập tắt mối nguy hiểm ngay từ đầu. Trong điều kiện làm việc phức tạp, pin xe điện chắc chắn sẽ gặp sự cố theo thời gian. Do đó, việc chủ động giám sát an toàn của xe điện là rất cấp thiết.

Hiện tại, xe điện và xe chạy bằng nhiên liệu sử dụng cùng một hệ thống thử nghiệm, nhưng trên toàn thế giới vẫn thiếu các thử nghiệm toàn bộ vòng đời cho xe điện. Điều này khiến xe điện khó phát hiện kịp thời các vấn đề nhỏ sau thời gian sử dụng kéo dài. Kè Thousand Mile đã bị phá hủy trong một đàn kiến, và theo thời gian, các vấn đề về an toàn cuối cùng sẽ bùng phát.

Một số nhà máy điện lithium đã kêu gọi thành lập hệ thống thử nghiệm tiêu chuẩn cho xe năng lượng mới, yêu cầu chúng phải trải qua thử nghiệm tiêu chuẩn chuyên nghiệp. Không giống như xe chạy bằng xăng, việc kiểm tra hàng năm đối với xe năng lượng mới phải thiết lập hệ thống kiểm tra an toàn tương ứng dựa trên đặc điểm của pin điện và pin năng lượng cao áp. Việc thiết lập hệ thống kiểm tra hàng năm năng lượng mới có thể đảm bảo an toàn khi sử dụng xe năng lượng mới và ở một mức độ nào đó tránh xảy ra tai nạn an toàn.

Nhiều xe trên thị trường hiện nay vẫn đang được sử dụng vượt quá tuổi thọ thiết kế, gây ra rủi ro an toàn ở giai đoạn sau. Do đó, nên thiết lập các tiêu chuẩn loại bỏ bắt buộc đối với những xe vượt quá yêu cầu thiết kế sản phẩm về thời gian hoạt động hoặc quãng đường đã đi. Ngoài ra, do các nhà sản xuất xe không hiểu sâu về đặc điểm của ắc quy và không phân tích hiệu quả dữ liệu giám sát phụ trợ, nhiều lỗi có thể đã được cảnh báo sớm thông qua phân tích dữ liệu lịch sử. Do đó, nên khuyến nghị các nhà sản xuất xe chia sẻ dữ liệu với các công ty ắc quy có năng lượng để đạt được cảnh báo sớm và giảm rủi ro thị trường.

Ngoài các biện pháp trên, Nissan tin rằng bất kể hệ thống lái nào được sử dụng, bất kỳ phương tiện nào chạy trên đường đều cần phải được bảo dưỡng và bảo trì phù hợp, điều này rất quan trọng. Bảo dưỡng kịp thời, loại bỏ thường xuyên hoặc thay thế pin có thể loại bỏ hoàn toàn các mối nguy hiểm về an toàn do xe cũ gây ra.

1. Bối cảnh nghiên cứu

Để ứng phó hiệu quả với những thay đổi bất lợi trong môi trường và khí hậu, giảm phát thải khí nhà kính và đạt được mục tiêu đạt đỉnh carbon và trung hòa carbon càng sớm càng tốt, cấu trúc năng lượng đang chuyển đổi nhanh chóng. Điện khí hóa ô tô đóng vai trò quan trọng trong cuộc cách mạng năng lượng này. Pin điện là bộ lưu trữ năng lượng chính cho xe điện, được sử dụng rộng rãi vì lợi thế về năng lượng cao và tuổi thọ dài. Tuy nhiên, trong các ứng dụng thực tế của xe, trạng thái bên trong của pin thay đổi, dẫn đến hiệu suất pin giảm và thay đổi cửa sổ làm việc an toàn của pin.

Điều kiện sử dụng, đặc biệt là nhiệt độ, có tác động đáng kể đến độ an toàn nhiệt của pin. Hiện nay, nhiệt độ mùa hè nóng bức đặt ra thách thức nghiêm trọng đối với việc sử dụng pin an toàn. Xe điện tiếp xúc với ánh nắng mặt trời gay gắt sẽ gặp phải nhiệt độ pin cực cao trong quá trình sạc, điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến việc sử dụng pin an toàn. Công trình này khám phá sự tiến hóa về độ an toàn nhiệt của pin lithium-ion ba thành phần niken cao được sử dụng rộng rãi trong điều kiện sử dụng ở nhiệt độ cao, tiết lộ quy luật tiến hóa về độ an toàn nhiệt của pin lithium-ion.

2. Nội dung nghiên cứu

Một nghiên cứu đã được tiến hành về độ an toàn nhiệt của pin lithium-ion dạng gói mềm NMC631 trong quá trình lão hóa theo chu kỳ nhiệt độ cao. Thử nghiệm sinh nhiệt xả đoạn nhiệt, thử nghiệm chạy trốn nhiệt đoạn nhiệt và thử nghiệm quá tải đoạn nhiệt đã được tiến hành khi SOH của pin giảm xuống lần lượt là 100%, 90% và 80%. Tác động của quá trình lão hóa ở nhiệt độ cao đến hiệu suất an toàn nhiệt của pin đã được phân tích từ nhiều góc độ.

3. Kết quả nghiên cứu

3.1. Hiệu suất điện tử-hóa học

Trong quá trình lão hóa ở nhiệt độ cao, pin biểu hiện một mô hình phân rã tuyến tính gần đúng trong giai đoạn đầu của quá trình lão hóa. Nhưng khi số chu kỳ tăng lên, SOH của pin tăng tốc quá trình phân rã của nó. Đồng thời, phổ trở kháng của pin cũng trải qua những thay đổi đáng kể khi lão hóa. Khi mức độ lão hóa sâu hơn, phổ trở kháng dần dịch chuyển sang phải và trở kháng Ohmic dần tăng lên.

Ngoài ra, do phản ứng phụ liên tục xảy ra tại giao diện điện phân điện cực trong quá trình lão hóa ở nhiệt độ cao, trở kháng mặt nạ và trở kháng truyền tải của giao diện pin cũng tăng nhanh, thể hiện qua sự gia tăng đáng kể giữa các cung của phần tần số trung bình và cao. Ngoài ra, với sự hòa tan của kim loại chuyển tiếp và sự thay đổi trong cấu trúc catốt, sự khuếch tán của các ion lithium bên trong điện cực trở nên khó khăn và trở kháng Weber cũng tăng đáng kể.

3.2. Đặc điểm sinh nhiệt xả đoạn nhiệt

Trong quá trình lão hóa chu kỳ nhiệt độ cao, sự xuống cấp bên trong của pin liên tục xảy ra, chẳng hạn như sự phân hủy liên tục của chất điện phân và sự dày lên của màng SEI. Sự xuống cấp này khiến trở kháng của pin liên tục tăng, dẫn đến sự thay đổi tốc độ tăng nhiệt độ trong quá trình xả đoạn nhiệt của pin.

Do sự xuống cấp nhẹ bên trong pin trong giai đoạn đầu của quá trình lão hóa chu kỳ nhiệt độ cao, tốc độ tăng nhiệt độ của pin không thay đổi đáng kể trong toàn bộ quá trình xả. Tại thời điểm này, dung lượng đóng vai trò chính và sự suy giảm dung lượng dẫn đến sự giảm nhiệt độ tăng trong suốt quá trình xả. Sau khi pin lão hóa sâu, sự xuống cấp nghiêm trọng xảy ra bên trong pin, dẫn đến sự gia tăng đáng kể tốc độ tăng nhiệt độ trong quá trình xả đoạn nhiệt.

Tại thời điểm này, tốc độ tăng nhiệt độ đóng vai trò chính, mặc dù dung lượng pin giảm, nhưng nhiệt độ tăng chung tăng đáng kể. Do đó, khi dung lượng pin giảm, nhiệt độ tăng của pin trong quá trình xả đoạn nhiệt cho thấy xu hướng đầu tiên là giảm và sau đó tăng.

3.3. Đặc tính nhiệt độ thoát đoạn nhiệt

Nhiệt độ đặc trưng của quá trình mất nhiệt của pin bao gồm nhiệt độ bắt đầu của nhiệt tự sinh T1, nhiệt độ kích hoạt của quá trình mất nhiệt T2 và nhiệt độ cao nhất T3. Khi mức độ lão hóa của pin tăng lên, T1 và T2 liên tục giảm, cho thấy quá trình lão hóa ở nhiệt độ cao làm giảm độ ổn định nhiệt của pin. Sự giảm T1 chủ yếu là do nhiệt độ cao làm thay đổi thành phần của màng SEI, từ đó dẫn đến giảm độ ổn định nhiệt của nó;

Và T2 chủ yếu là do sự suy giảm độ ổn định nhiệt của hệ thống phản ứng anot và catot. Ngoài ra, phân tích lắp năng lượng hoạt hóa tiếp theo đã được tiến hành trên giai đoạn T1-T2 và kết quả lắp cho thấy năng lượng hoạt hóa của pin giảm đáng kể khi lão hóa trong phạm vi nhiệt độ này, chỉ ra thêm rằng lão hóa ở nhiệt độ cao dẫn đến sự suy giảm độ ổn định nhiệt của pin.

Ngoài ra, khi mức độ lão hóa sâu hơn, nhiệt độ tối đa và tốc độ tăng nhiệt độ tối đa của pin giảm dần. Và có một cao nguyên tỏa nhiệt trên đường cong tốc độ tăng nhiệt độ. Khi quá trình lão hóa sâu hơn, chiều dài của nền tảng tỏa nhiệt dần dần ngắn lại. Những hiện tượng này chỉ ra rằng tác hại của quá trình chạy trốn nhiệt độ giảm dần theo quá trình lão hóa pin. Điều này chủ yếu là do sự tiêu thụ liên tục các chất hoạt động bên trong pin trong quá trình lão hóa chu kỳ nhiệt độ cao, chẳng hạn như mất lithium hoạt động và tiêu thụ chất điện phân.

Điều này làm giảm lượng tham gia vào các phản ứng hóa học dữ dội trong quá trình mất kiểm soát nhiệt nghiêm trọng, dẫn đến giảm năng lượng giải phóng, giảm cường độ phản ứng, giảm nhiệt độ tối đa và tốc độ tăng nhiệt độ tối đa, và rút ngắn chiều dài của bệ giải phóng nhiệt.

3.4. Đặc tính nhiệt độ tăng đột ngột của quá tải đoạn nhiệt

Đối với quá trình mất kiểm soát nhiệt do sạc quá mức, nhiệt do pin cũ sinh ra trong quá trình này thấp hơn so với pin mới. Đối với tổng nhiệt do sạc quá mức và mất kiểm soát, nhiệt phản ứng hóa học và nhiệt ngắn mạch bên trong là những nguồn nhiệt chính. Khi quá trình lão hóa diễn ra, phần nhiệt này giảm dần. Do trở kháng của pin tăng lên trong quá trình lão hóa ở nhiệt độ cao, thời gian sạc quá mức đến Vip là tương tự nhau.

Do đó, có thể thấy rằng nhiệt Ohmic và nhiệt thuận nghịch của pin cũ lớn hơn pin mới. Đối với việc kích hoạt sự mất kiểm soát nhiệt của pin cũ, cần ít năng lượng hơn, do đó, cần ít nhiệt phản ứng phụ hơn trong quá trình này. Do đó, khi pin cũ đi, tỷ lệ đóng góp của nhiệt phản ứng phụ giảm do sự kích hoạt sự mất kiểm soát nhiệt.

Hiệu suất an toàn của pin có tác động đáng kể đến hoạt động trơn tru và đáng tin cậy của xe điện, do đó cần phải kiểm tra hiệu suất an toàn chi tiết của pin. Kiểm tra hiệu suất an toàn của pin xe điện bao gồm các thử nghiệm quá tải và xả, thử nghiệm ngắn mạch, thử nghiệm nhiệt độ cao, thử nghiệm va đập kim, thử nghiệm hiệu suất cơ học, thử nghiệm khả năng chống ăn mòn và các mục khác.

1. Thử nghiệm quá tải và xả

Đối với pin thứ cấp kín, việc sạc và xả quá mức có thể khiến khí tích tụ nhanh chóng trong bình kín, dẫn đến áp suất bên trong tăng nhanh. Nếu van an toàn không được mở kịp thời, có thể khiến pin bị nổ. Trong trường hợp bình thường, van an toàn sẽ mở dưới một áp suất nhất định để giải phóng khí dư thừa. Sau khi khí được giải phóng, nó sẽ dẫn đến lượng chất điện phân giảm và trong trường hợp nghiêm trọng, nó sẽ làm khô chất điện phân, làm giảm hiệu suất của pin và cuối cùng là hỏng hóc. Hơn nữa, trong quá trình giải phóng khí, một lượng chất điện phân nhất định được thực hiện và hầu hết các chất điện phân là axit hoặc bazơ cô đặc, có tác dụng ăn mòn các thiết bị điện.

Do đó, pin xe điện hiệu suất cao phải có khả năng chống sạc quá mức tốt, ít bị nổ và ít bị rò rỉ ở một mức độ sạc và xả quá mức nhất định. Hình dạng pin cũng ít có khả năng thay đổi.

Trong thiết kế pin, người ta thường sử dụng điện cực âm dư thừa để tránh tích tụ quá nhiều khí bên trong pin. Để tránh xảy ra hiện tượng phân cực ngược trong quá trình xả quá mức, bảo vệ phân cực ngược thường được thực hiện bằng cách thêm vật liệu phân cực ngược vào điện cực dương.

Khi tiến hành thử nghiệm sạc, có thể lựa chọn các điều kiện phù hợp dựa trên loại và kiểu pin cụ thể. Lấy pin MH-Ni làm ví dụ, có thể xác định lựa chọn dòng điện sạc quá mức dựa trên công suất đầu ra của nguồn dòng điện không đổi.

Đối với một số loại pin có dung lượng lớn (loại D, loại SC), nguồn dòng điện không đổi chung không thể tạo ra dòng điện lớn 1 C và cần cân nhắc các biện pháp bảo vệ an toàn đầy đủ trong các tình huống dòng điện cao. Đối với các loại pin có dung lượng tương đối nhỏ, có thể chọn hệ số nhân dòng điện lớn hơn. Trong các hệ thống xả khác nhau, có sự khác biệt tương ứng trong các tiêu chuẩn để đánh giá khả năng sạc quá mức của pin. Trong công việc thực tế, hai hệ thống sạc quá mức sau đây được sử dụng.

(1) Sạc pin bằng dòng điện không đổi 0,1 C trong 28 ngày. Trong quá trình thử nghiệm, pin không được nổ hoặc rò rỉ, và dung lượng của pin không được thấp hơn dung lượng danh định khi xả ở 0,2 C sau khi sạc.

(2) Sạc ở dòng điện không đổi 1 C trong 5 giờ, và không được rò rỉ trong 75 phút đầu tiên của thử nghiệm. Rò rỉ được phép sau đó, nhưng không được phép nổ. Sau khi sạc, xả ở 0,2 C và dung lượng không được thấp hơn dung lượng danh định của nó.

Trong quá trình nạp, có thể xác minh phát hiện rò rỉ bằng cách nhỏ chất lỏng vào điểm bịt ​​kín. Màu đỏ của dung dịch hoặc sự hình thành bọt khí được coi là rò rỉ.

Khi tiến hành thử nghiệm quá tải trên pin, trước tiên pin phải được sạc đầy, sau đó phải chọn điều kiện thích hợp để xả. Có hai điều kiện kiểm tra thường được sử dụng.

(1) Nối pin nối tiếp với điện trở chuẩn (khoảng 10 Ω, tùy theo model pin chọn) và xả liên tục trong 24 giờ. Pin không được nổ hoặc rò rỉ trong quá trình xả và dung lượng của pin không được nhỏ hơn 90% dung lượng danh định sau khi xả quá mức.

(2) Đầu tiên xả pin ở 1 C đến 0 V, sau đó xả ở 0,2 C đến 0 V, sau đó xả quá mức ở 1 C trong 6 giờ. Pin không được nổ, nhưng được phép rò rỉ hoặc biến dạng. Sau khi thử nghiệm, pin không được sử dụng lại.

Đối với pin, người ta thường sử dụng phương pháp để kiểm tra khả năng chịu rò rỉ của pin.

2. Thử nghiệm ngắn mạch 

Trong trường hợp đoản mạch, ắc quy xe điện có thể tạo ra dòng điện lớn, có thể làm tăng nhiệt độ ắc quy ngay lập tức, thậm chí làm chất điện phân sôi hoặc vòng đệm bị tan chảy. Do đó, trong quá trình thử nghiệm đoản mạch, ắc quy có thể bị phun kiềm, rò rỉ và các tình huống khác. Thông thường, cần áp dụng các biện pháp bảo vệ tốt.

Điều kiện thử nghiệm chung là sạc đầy pin và đoản mạch hai cực của pin ở nhiệt độ phòng trong 1 giờ. Cho phép rò rỉ, nhưng pin không được bắt lửa hoặc phát nổ.

3. Thử nghiệm khả năng chịu nhiệt độ cao

Nói chung, pin bị cấm đốt vì chúng có thể trải qua một số thay đổi nhất định và có thể phát nổ ở nhiệt độ cao hơn. Do đó, cần phải kiểm tra hiệu suất an toàn của pin ở nhiệt độ thích hợp.

Phạm vi nhiệt độ thử nghiệm chung được chia thành vùng nhiệt độ cao và vùng nhiệt độ thấp. Vùng nhiệt độ cao được đưa vào lửa để thử nghiệm, và vùng nhiệt độ thấp là 100-200 ℃. Các điều kiện thử nghiệm nhiệt độ thấp phổ biến như sau.

(1) Pin đã sạc đầy (100℃) phải được giữ trong 2 giờ và không được xảy ra hiện tượng nổ hoặc rò rỉ.

(2) Pin đã sạc đầy phải được giữ trong hộp nhiệt độ không đổi ở 150℃ trong 10 phút và không được xảy ra hiện tượng nổ hoặc rò rỉ.

Điện trở trong và điện áp mạch hở của pin sẽ trải qua những thay đổi nhất định sau khi vượt qua thử nghiệm ở vùng nhiệt độ thấp, nhưng pin vẫn có thể tiếp tục sử dụng. Việc thử nghiệm pin ở vùng nhiệt độ cao là phá hủy và pin đã thử nghiệm sẽ không còn có thể sử dụng được nữa. Sau khi pin được đưa vào lửa, nhiệt độ có thể đạt tới 800 ℃, và vòng đệm và các loại nhựa khác bên trong pin sẽ tan chảy và bắt lửa. Cho phép kết tủa khí, nhưng không được xảy ra nổ.

4. Thử nghiệm xuyên đinh của pin EV

Khi pin xe điện bị tác động bởi các vật sắc nhọn từ bên ngoài, vỏ có thể bị thủng. Nếu vật bị thủng là vật dẫn điện, có thể xảy ra hiện tượng đoản mạch giữa điện cực dương và điện cực âm, gây ra một số nguy hiểm nhất định. Do đó, đối với pin được sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt, cũng nên tiến hành các thí nghiệm đâm thủng và pin phải ở trạng thái sạc đầy trước khi thử nghiệm khoan. Điều kiện thử nghiệm như sau: đường kính kim là φ Đâm thủng pin theo hướng đường kính với đường kính 1,0 mm. Sau khi đâm thủng, pin không được nổ, nhưng được phép rò rỉ và nóng lên.

5. Tính chất cơ học

Các tính chất cơ học bao gồm các thử nghiệm về khả năng chống va chạm, khả năng chống va đập và khả năng chống rung. Các phương pháp thường được sử dụng để thử nghiệm các tính chất cơ học là thử nghiệm va chạm.

Thử nghiệm va chạm

Đầu tiên, sạc pin và xả pin ở dòng điện không đổi 0,2 C sau khi thử nghiệm. Phương pháp 1 yêu cầu dung lượng xả sau khi thử nghiệm không được thấp hơn dung lượng danh định; Phương pháp 2 yêu cầu không có sự khác biệt đáng kể về tổn thất dung lượng pin sau khi thử nghiệm và trước khi thử nghiệm. Sau khi thử nghiệm, pin không bị biến dạng hoặc rò rỉ. Pin mẫu được sử dụng để thử nghiệm va chạm phải được cố định trên bàn va chạm theo một nửa trục dọc và một nửa trục song song để thử nghiệm. Kiểm tra hiệu suất cơ học cũng có thể được thực hiện thông qua các thử nghiệm va chạm đơn giản, trong đó pin có thể được thả ngẫu nhiên từ độ cao 1m theo các hướng khác nhau xuống một tấm ván gỗ sồi dày 2 cm bốn lần. Sau khi thử nghiệm, không được có thay đổi trực quan hoặc rò rỉ về ngoại hình của pin. Ngoài ra, điện áp và điện trở bên trong của pin không được thay đổi.

6. Thử nghiệm khả năng chống ăn mòn

Các phương pháp thử ăn mòn thường dùng bao gồm thử nghiệm điện hóa, thử nghiệm phun muối, v.v. Thí nghiệm được tiến hành trong hộp phun muối. Đặt pin vào buồng thử nghiệm, phun dung dịch thử dạng phun sương vào pin, sương mù mịn lắng đều trên bề mặt mẫu dưới trọng lượng của chính nó. Dung dịch thử nghiệm là dung dịch NaCl 5% (phần trăm khối lượng), với tổng hàm lượng chất rắn không quá 20%/(μg/g), pH 6,5-7,2. Trong quá trình thử nghiệm, nhiệt độ bên trong hộp phun muối vẫn không đổi ở mức (35 ± 1) ℃. Pin được giữ trong buồng phun muối trong 48 giờ.

Sau khi thử nghiệm, không nên có sự khác biệt đáng kể về dung lượng của pin. Một lượng nhỏ rỉ sét được phép ở trên cùng (lớp niêm phong) và dưới cùng của pin, nhưng không được có lỗ thủng hoặc vết rỗ rất rõ ràng. Pin không được rò rỉ hoặc phát nổ.